Первый закон термодинамики Дома: §80, 81, №3 упр. 15

Первый закон термодинамики
Дома: §80, 81, №3 упр. 15
Анализ результатов опытов и наблюдений природных явлений,
выполненных к середине XIX века, привел немецкого ученого
Р.Майера, английского ученого Д-Джоуля и немецкого ученого
Г.Гельмгольца к выводу о существовании закона сохранения
энергии: При любых взаимодействиях тел энергия не исчезает
бесследно и не возникает из ничего. Энергия только передается от
одного тела к другому или превращается из одной формы в
другую.
Рассмотрим три тела
Q
2
1
A
3
При теплопередаче количества теплоты Q внутренняя энергия тела 2
изменится на U2= - Q, а внутренняя энергия тела 3 в результате
совершения работы изменится на U3 = - A. В результате теплопередачи и
механического взаимодействия внутренняя энергия каждого из трёх тел
изменится, но в изолированной термодинамической системе, в которую
входят все три тела, внутренняя энергия остаётся неизменной.
Изменение внутренней энергии системы, при переходе ее
из одного состояния в другое, равно сумме работы внешних
сил и количества теплоты, переданной системе:
U = A + Q
Часто вместо работы внешней силы над системой А
рассматривают работу системы А' , A' = - A, получаем Q = U +
A'
Количество теплоты, переданное системе, идет на изменение
внутренней энергии и на совершение системой работы над
внешними телами.
Q = U + A'
1. Изотермический процесс.
При изотермическом расширении и сжатии
температура газа не меняется.
T = const,
U = 0; Q = A'
Если Q > 0 система получает тепло ; A' > 0 газ совершает
положительную работу.
Q < 0 - система отдает тепло;
A' < 0, A > 0. Работа внешних сил положительна.
2. Изохорный процесс.
V- пост. V = 0 , A' = P V = 0, A' = 0
U = Q, Q > 0, U > 0 - увеличивается
Q < 0, U < 0 - уменьшается
Изменение внутренней энергии равно
количеству теплоты.
3. Изобарный процесс.
P - пост. При нагревании газа ( передача ему количества
теплоты ) происходит увеличение внутренней энергии и
совершение работы расширения
Q = U + A' = U + PV
При изобарном сжатии газа необходимо внешним силам
совершить работу, чтобы давление осталось постоянным.
Газ должен отдать окружающим телам некоторое
количество теплоты
Q > A ( при сжатии ) U = A - Q Q = A -U, U < 0
4. Адиабатный процесс
Q = 0 Адиабатным называется процесс изменения
объема и давления газа при отсутствии теплообмена с
окружающими телами.
Быстро
Примеры
: текущие процессы могут
быть близки к адиабатным, если время за которое
происходит изменение объема газа, значительно
а) сжатие
воздуха внеобходимого
воздушном огниведля
(опыт);установления
меньше
времени,
б) сжатие
воздуха вгаза
дизеле;
теплового
равновесия
с окружающими телами.
в) образование облаков.
Q = 0, U = -A' U - увеличение при сжатии
U = A U - уменьшение при расширении
Температура воздуха при адиабатном расширении понижается.
Опыт: с вылетающей из бутылки пробки, содержащей
насыщенный водяной пар, при накачивании в нее воздуха, в ней
образуется туман.
Одним из главных следствий
первого закона термодинамики
является невозможность
построения вечного двигателя.